KR100494047B1 - Piezoelectric Resonator - Google Patents
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Abstract
에너지 트랩형 압전 공진기(energy-trap type piezoelectric resonator)는 두께 전단 진동 모드(thickness shear vibration mode)의 기본파(fundamental wave)를 이용하고, 거의 직사각형인 압전판을 사이에 두고 압전판의 양 주면에 대향하는 공진 전극(resonance electrode)을 포함한다. 에너지 트랩 진동부는 공진 전극이 서로 중첩된 압전판 부분을 포함하며, 압전판의 길이 방향의 중앙에 대하여 비대칭이다.An energy-trap type piezoelectric resonator utilizes a fundamental wave of thickness shear vibration mode, and is formed on both main surfaces of a piezoelectric plate with a substantially rectangular piezoelectric plate interposed therebetween. And opposing resonance electrodes. The energy trap vibration unit includes a piezoelectric plate portion in which the resonant electrodes overlap each other, and is asymmetric with respect to the center of the piezoelectric plate in the longitudinal direction.
Description
본 발명은 에너지 트랩형 압전 공진기(energy-trap type piezoelectric resonator)에 관한 것으로, 보다 자세히는 거의 직사각형인 압전판을 포함하고 두께 전단 진동 모드(thickness shear vibration mode)의 기본파를 이용하여 진동하는 에너지 트랩형 압전 공진기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an energy-trap type piezoelectric resonator, and more particularly includes an almost rectangular piezoelectric plate and vibrates using fundamental waves in a thickness shear vibration mode. The present invention relates to a trapped piezoelectric resonator.
두께 전단 진동 모드를 이용한 에너지 트랩형 압전 공진기는 공진기와 필터로서 사용되어져 왔다. 도 6a 및 6b에서 종래의 압전 공진기의 사시도와 종단면도를 도시하였다.Energy trap type piezoelectric resonators using a thickness shear vibration mode have been used as resonators and filters. 6A and 6B show a perspective view and a longitudinal sectional view of a conventional piezoelectric resonator.
압전 공진기(51)는 길고 폭이 좁은 직사각형의 압전판(52)을 포함한다. 압전판(52)은 티탄산 지르콘산 납계 세라믹 재료(lead zirconate titanate based ceramic material)와 같은 압전 세라믹 재료로 만들어지고, 길이 방향으로 분극되어 있다.The piezoelectric resonator 51 includes a long and narrow rectangular piezoelectric plate 52. The piezoelectric plate 52 is made of a piezoelectric ceramic material such as lead zirconate titanate based ceramic material and is polarized in the longitudinal direction.
공진 전극(53)은 압전판(52)의 윗면에 형성되고, 공진 전극(54)은 밑면에 형성되어 있다. 상기 공진 전극(53 및 54)은 압전판(52)을 사이에 두고 압전판(52)의 길이 방향의 중앙에 대해 마주보게 되어 있다. 공진 전극(53)은 압전판(52)의 길이 방향의 한 쪽 끝까지 연장되어 있고, 공진 전극(54)는 압전판(52)의 길이 방향의 다른 쪽 끝까지 연장되어 있다.The resonant electrode 53 is formed on the top surface of the piezoelectric plate 52, and the resonant electrode 54 is formed on the bottom surface. The resonant electrodes 53 and 54 face the center of the piezoelectric plate 52 in the longitudinal direction with the piezoelectric plate 52 interposed therebetween. The resonant electrode 53 extends to one end in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 52, and the resonant electrode 54 extends to the other end in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 52.
종래의 압전 공진기(51)에 있어서, 공진 전극(53 및 54)의 사이에 교류 전기장을 인가함에 의해 두께 전단 진동의 기본 모드가 여진되고, 기본 모드가 공진 전극(53 및 54)이 서로 대향하여 중첩되어 있는 진동부에 가두어진다. In the conventional piezoelectric resonator 51, the basic mode of thickness shear vibration is excited by applying an alternating electric field between the resonant electrodes 53 and 54, and the basic mode is the resonant electrodes 53 and 54 face each other. It is confined to the overlapping vibration part.
종래의 압전 공진기(51)에 있어서, 진동부는 압전판(52)의 길이 방향의 중앙에 위치한다.In the conventional piezoelectric resonator 51, the vibrating portion is located at the center of the longitudinal direction of the piezoelectric plate 52.
압전 공진기(51)는, 공진 전극(53 및 54)에 리드 단자를 접합시키고 리드 단자의 선단을 제외한 나머지 부분을 외장 수지(finishing resin)로 피복한, 리드 단자가 부착된 압전 부품으로 구성되는 경우가 있다. 한편, 진동부의 진동을 방해하지 않기 위한 공간을 두어 압전 공진기(51)를 케이스 기판에 접합시키고, 금속 캡으로 압전 공진기(51)를 둘러싸는 구조의 압전 부품으로 구성되는 경우도 있다.The piezoelectric resonator 51 is composed of a piezoelectric component having a lead terminal in which a lead terminal is joined to the resonant electrodes 53 and 54 and the remaining portion except the tip of the lead terminal is covered with a finishing resin. There is. On the other hand, the piezoelectric resonator 51 may be joined to the case substrate by providing a space for preventing the vibration of the vibrator from vibrating, and may be composed of a piezoelectric component having a structure that surrounds the piezoelectric resonator 51 with a metal cap.
어느 구조에 있어서도, 압전 공진기(51)는 납땜(soldering)으로 리드 단자나 케이스 기판 위의 전극에 접합된다. 따라서, 패키징(packaging)되거나 또는 외장 수지가 경화 및 수축되는 동안에, 압전판(52)의 길이 방향으로 외부 응력이 인가될 것이다. 그 결과, 압전판(52)의 분극 축이 구부러지고, 따라서 공진 주파수 (resonant frequence)와 반공진 주파수(antiresonant frequence) 사이의 주파수 대역에 원하지 않는 리플(ripple)이 생성된다.In either structure, the piezoelectric resonator 51 is joined to the lead terminal or the electrode on the case substrate by soldering. Thus, during packaging or during the curing and shrinking of the exterior resin, an external stress will be applied in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 52. As a result, the polarization axis of the piezoelectric plate 52 is bent, and thus an unwanted ripple is generated in the frequency band between the resonant frequence and the antiresonant frequence.
특히, 압전 공진기(51)를 소형화하기 위해 압전판(52)의 두께나 폭을 감소시키는 경우, 상기의 리플이 보다 쉽게 발생된다. 이러한 단점때문에, 압전 공진기 (51)의 크기를 줄일 수 없게 된다.In particular, when the thickness or width of the piezoelectric plate 52 is reduced in order to downsize the piezoelectric resonator 51, the above ripple is more easily generated. Because of this disadvantage, the size of the piezoelectric resonator 51 cannot be reduced.
위에서 언급한 문제를 극복하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는 공진기의 압전판에 응력이 가해지는 경우에도, 공진 주파수와 반공진 주파수 사이에 원하지 않는 리플의 발생이 억제되어 종래의 공진기보다 소형화를 꾀할 수 있는, 두께 전단 진동 모드의 기본파를 이용하는 압전 공진기를 제공하는 것에 있다.In order to overcome the above-mentioned problems, the preferred embodiment of the present invention suppresses the occurrence of unwanted ripple between the resonant frequency and the anti-resonant frequency even when a stress is applied to the piezoelectric plate of the resonator, thereby miniaturizing the conventional resonator. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric resonator using a fundamental wave in a thickness shear vibration mode.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 두께 전단 진동 모드의 기본파를 이용한 에너지 트랩형 압전 공진기는, 길이 방향으로 분극된 거의 직사각형인 압전판과, 압전판의 제 1 및 제 2 주면에 배치되고 압전판을 사이에 두고 마주 보게 배열되어 에너지 트랩 진동부를 구성하는 제 1 및 제 2 공진 전극을 포함하고, 상기 에너지 트랩 진동부가 압전판의 길이 방향의 중심에 대하여 비대칭으로 배열된다.According to a preferred embodiment of the present invention, an energy trap type piezoelectric resonator using fundamental waves in a thickness shear vibration mode includes a substantially rectangular piezoelectric plate polarized in a longitudinal direction, and piezoelectric plates disposed on the first and second main surfaces of the piezoelectric plate. A first and second resonant electrodes arranged to face each other with a plate interposed therebetween to constitute an energy trap vibrator, wherein the energy trap vibrator is arranged asymmetrically with respect to the center in the longitudinal direction of the piezoelectric plate.
본 발명의 다양한 바람직한 실시예에 따른 압전 공진기에 있어서, 압전판의 길이를 L, 압전판의 두께를 t, 압전판의 길이 방향의 중심과 진동부의 길이 방향의 중심 사이의 거리를 △L라고 할 때, 3t ≤△L ≤5t를 만족하고 있다.In the piezoelectric resonator according to various preferred embodiments of the present invention, the length of the piezoelectric plate is L, the thickness of the piezoelectric plate is t, and the distance between the center of the piezoelectric plate in the longitudinal direction and the center of the vibrating portion in the longitudinal direction is ΔL. When 3t ≦ ΔL ≦ 5t is satisfied.
본 발명의 다양한 바람직한 실시예에 따른 압전 공진기에 있어서, 제 1 공진 전극은 압전판의 길이 방향의 한 쪽 끝까지 연장되도록 배열되고, 제 2 공진 전극은 압전판의 길이 방향의 다른 쪽 끝까지 연장되도록 배열된다.In the piezoelectric resonator according to various preferred embodiments of the present invention, the first resonant electrode is arranged to extend to one end in the longitudinal direction of the piezoelectric plate, and the second resonant electrode is arranged to extend to the other end of the piezoelectric plate in the longitudinal direction. do.
본 발명의 다양한 바람직한 실시예에 따른 압전 공진기에 있어서, 제 1 및 제 2 리드 단자는 각각 제 1 및 제 2 공진 전극의 인출부(lead-out portion)에 전기적으로 접속되고, 제 1 및 제 2 리드 단자의 선단을 제외한 압전 공진기의 나머지 부분은 외장 수지로 피복되는데, 그러한 공간은 진동부가 진동하는 것을 방해하지 않도록 공진기의 진동부 주위에 한정된다.In a piezoelectric resonator according to various preferred embodiments of the present invention, the first and second lead terminals are electrically connected to lead-out portions of the first and second resonant electrodes, respectively, and the first and second leads. The remaining portion of the piezoelectric resonator except for the tip of the lead terminal is covered with an outer resin, and such a space is defined around the vibrating portion of the resonator so as not to prevent the vibrating portion from vibrating.
본 발명의 다른 특징, 부품, 특성 그리고 이점은 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해진다.Other features, components, characteristics and advantages of the present invention will become more apparent by describing the preferred embodiments in detail with reference to the drawings.
실시예Example
이하에서, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 통해 보다 자세하게 기술하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in more detail through preferred embodiments.
도 1a 및 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전 공진기를 도시한 사시도와 종단면도이다.1A and 1B are a perspective view and a longitudinal sectional view showing a piezoelectric resonator according to a preferred embodiment of the present invention.
압전 공진기(1)는 두께 전단 진동 모드의 기본파를 이용한 에너지 트랩형 압전 공진기이다.The piezoelectric resonator 1 is an energy trap type piezoelectric resonator using fundamental waves in the thickness shear vibration mode.
압전 공진기(1)는 길고 폭이 좁은 거의 직사각형의 형상을 가진 압전판(2)으로 구성되는 것이 바람직하다. 압전판(2)은, 예를 들면 티탄산 지르콘산 납계 세라믹 재료와 같은 압전 세라믹 재료로 만들어지고, 압전판(2)의 길이 방향과 거의 평행한 P 방향으로 분극되는 것이 바람직하다.The piezoelectric resonator 1 is preferably composed of a piezoelectric plate 2 having a long and narrow narrow rectangular shape. The piezoelectric plate 2 is preferably made of a piezoelectric ceramic material such as lead zirconate titanate-based ceramic material, for example, and is preferably polarized in the P direction substantially parallel to the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2.
제 1 공진 전극(3)은 압전판(2)의 윗면(2a)에 형성된다. 제 2 공진 전극(4)은 압전판(2)의 밑면(2b)에 형성된다. 제 1 및 제 2 공진 전극(3 및 4)은 압전판 (2)을 사이에 두고 서로를 마주보며 중첩되도록 배열된다. 판(2)에서 공진 전극(3 및 4)이 압전판(2)을 사이에 두고 서로 중첩된 부분이 에너지 트랩 진동부를 구성한다.The first resonant electrode 3 is formed on the upper surface 2a of the piezoelectric plate 2. The second resonant electrode 4 is formed on the bottom surface 2b of the piezoelectric plate 2. The first and second resonant electrodes 3 and 4 are arranged to overlap each other with the piezoelectric plate 2 interposed therebetween. In the plate 2, portions of the resonant electrodes 3 and 4 overlapping each other with the piezoelectric plate 2 interposed therebetween constitute an energy trap vibration portion.
공진 전극(3)은 압전판(2)의 윗면(2a) 상의 상기 진동부로부터 압전판(2)의 길이 방향으로 한 쪽 끝까지 연장되도록 배열된다. 한편, 공진 전극(4)는 밑면(2b)의 진동부로부터 압전판(2)의 길이 방향으로 다른 쪽 끝까지 연장되도록 배열된다.The resonant electrode 3 is arranged to extend from the vibrating portion on the upper surface 2a of the piezoelectric plate 2 to one end in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2. On the other hand, the resonant electrode 4 is arranged to extend from the vibrating portion of the bottom surface 2b to the other end in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2.
공진 전극(3 및 4)은 Ag, Ag-Pd 합금, Al, Cu 또는 다른 재료와 같은 적당한 금속 재료로 만들어지는 것이 바람직하다.The resonant electrodes 3 and 4 are preferably made of a suitable metal material such as Ag, Ag-Pd alloy, Al, Cu or other material.
본 실시예의 압전 공진기(1)는, 에너지 트랩 진동부가 압전판(2a)의 길이 방향의 중심에 대하여 비대칭이 되도록 구성된 점에 특징이 있다. 즉, 공진 전극(3 및 4)이 서로 중첩된 공진기의 중앙 부분이 압전판(2)의 길이 방향의 중심보다 압전판(2)의 길이 방향의 한 쪽 끝에 더 가깝게 위치한다.The piezoelectric resonator 1 of this embodiment is characterized in that the energy trap vibrator is configured to be asymmetric with respect to the center in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2a. That is, the central portion of the resonator in which the resonant electrodes 3 and 4 overlap each other is located closer to one end of the piezoelectric plate 2 in the longitudinal direction than the center of the piezoelectric plate 2 in the longitudinal direction.
본 실시예의 압전 공진기(1)에 있어서, 에너지 트랩 진동부는 압전판(2)의 길이 방향의 중심으로부터 한쪽 끝부분에 늘어져 있도록 배열되기 때문에, 압전 공진기(1)가 패키징되거나 또는 리드 단자가 부착된 압전 공진기(1)의 수지 외장시에, 압전 공진기(1)에 외부 응력이 인가될지라도, 최종 제품으로서의 압전 공진기 부품의 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 주파수 영역에서 원하지 않는 리플의 발생이 효과적으로 억제되고 방지될 수 있다. 이를 도 2 내지 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.In the piezoelectric resonator 1 of this embodiment, since the energy trap vibrating portion is arranged so as to extend from one end to the center from the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2, the piezoelectric resonator 1 is packaged or a lead terminal is attached. In the resin sheathing of the piezoelectric resonator 1, even if an external stress is applied to the piezoelectric resonator 1, the occurrence of unwanted ripple in the frequency region between the resonant frequency and the anti-resonant frequency of the piezoelectric resonator component as the final product is effectively suppressed. And can be prevented. This will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5.
압전 공진기가 리드 단자가 부착된 압전 공진기 부품을 포함하거나, 혹은 케이스의 기판에 탑재하여 캡으로 밀봉되는 구조의 압전 공진기 부품으로 하는 경우, 외부 포장을 구성하는 수지의 경화 및 수축시 가해지는 응력이나 패키징되는 동안 접합 부분에 의해 인가되는 응력때문에, 보통 압전 공진기(1)는 구부러지게 된다. 즉, 도 2에 보여진 것처럼, 압전 공진기(1)를 구부리는 응력 F1과 F2가 인가된다. 이 때, 화살표 P에서 보듯이 압전 공진기(1)가 구부러지고, 분극 축 또한 압전판 (2)의 길이 방향을 따라서 구부러지게 된다.When the piezoelectric resonator includes a piezoelectric resonator component with a lead terminal or a piezoelectric resonator component having a structure that is mounted on a case substrate and sealed by a cap, the stress applied during curing and shrinkage of the resin constituting the outer package Due to the stress applied by the joint during packaging, the piezoelectric resonator 1 is usually bent. That is, as shown in FIG. 2, stresses F 1 and F 2 that flex the piezoelectric resonator 1 are applied. At this time, as shown by arrow P, the piezoelectric resonator 1 is bent, and the polarization axis is also bent along the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2.
예를 들면, 도 3에서 도시한 압전 공진기 부품(11)에서 리드 단자(5 및 6)는 압전 공진기(1)에 접합되고, 리드 단자(5 및 6)의 선단 부분을 제외한 압전 공진기 부품(11)의 나머지 부분은 외장 수지(7)로 피복된다. 외장 수지로서는 보통 에폭시 수지(epoxy resin)등의 열경화성의 수지가 사용되며, 이러한 재료는 경화시 수축한다. 따라서, 압전 공진기(1)에 상기의 응력 F1 및 F2가 인가된다.For example, in the piezoelectric resonator component 11 shown in FIG. 3, the lead terminals 5 and 6 are joined to the piezoelectric resonator 1, and the piezoelectric resonator component 11 except for the tip portion of the lead terminals 5 and 6 is excluded. The remaining part of) is covered with the exterior resin 7. As the exterior resin, a thermosetting resin such as epoxy resin is usually used, and such a material shrinks upon curing. Therefore, the above stresses F 1 and F 2 are applied to the piezoelectric resonator 1.
그러므로, 종래의 압전 공진기(51)에서는, 상기의 응력이 인가될 때 분극 축 P가 또한 구부러지므로, 도 5에서 화살표 A로 도시한 바와 같이, 공진 주파수와 반공진 주파수의 사이에 원하지 않는 리플이 발생하기 쉽다.Therefore, in the conventional piezoelectric resonator 51, since the polarization axis P is also bent when the above stress is applied, as shown by the arrow A in Fig. 5, unwanted ripple is between the resonant frequency and the anti-resonant frequency. Easy to occur
상기 외장 수지가 경화 및 수축되는 동안의 응력의 인가나, 패키징되는 동안의 응력의 인가를 고려하여, 압전 공진기(1)에서 상기 응력에 의한 분극 축의 구부러짐을 억제하고 최소화하도록 진동부를 만든다면, 원하지 않는 리플의 발생을 막을 수 있음을 발견하였다. 이러한 발견으로 본 발명의 다양한 바람직한 실시예를 개발하게 되었다.If the vibrating portion is made to suppress and minimize the bending of the polarization axis caused by the stress in the piezoelectric resonator 1 in consideration of the application of the stress during curing and shrinkage of the sheath resin or the packaging, It has been found that it can prevent the occurrence of ripple. This finding has led to the development of various preferred embodiments of the present invention.
상기 개념에 근거하여, 압전 공진기(1)에서 진동부의 중심이 압전판(2)의 길이 방향의 중심으로부터 한 쪽 끝의 측면으로 옮겨져 있을 때, 기계적 품질계수 (mechanical factor of merit) Qm의 변화 및 리플의 발생율의 변화를 도 4에 도시하였다. 또한, 공진 전극(3 및 4)이, 대략 5.4 x 0.42 x 두께 약 0.12mm의 크기를 가지며 티탄산 지르콘산 납계 세라믹 재료로 만들어진 압전판(2)의 윗면과 밑면에 배치된, 다양한 압전 공진기의 결과를 도 4에 도시하였다. 도 4에서, 횡축의 전극 변위의 크기는 압전판(2)의 길이 방향을 따라 압전판(2)의 길이 방향의 중심과 진동부의 중심 사이의 거리 △L로 정의된다.Based on the above concept, when the center of the vibrating portion in the piezoelectric resonator 1 is moved from the center in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2 to the side of one end, the change in the mechanical factor of merit Qm and The change of the incidence rate of ripple is shown in FIG. In addition, the resonant electrodes 3 and 4 are the result of various piezoelectric resonators having a size of approximately 5.4 x 0.42 x thickness about 0.12 mm and disposed on the top and bottom of the piezoelectric plate 2 made of lead zirconate titanate ceramic material. Is shown in FIG. 4. In FIG. 4, the magnitude of the electrode displacement along the horizontal axis is defined as the distance ΔL between the center of the piezoelectric plate 2 in the longitudinal direction and the center of the vibrating portion along the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2.
도 4에서 명백히 보여진 것처럼, 진동부가 압전판(2)의 길이 방향의 중심에 있을 때, 즉, 전극 변위의 크기가 영(zero)일 때, 리플 발생율이 6%를 초과한다. 반면에, 압전판(2)의 길이 방향의 중심으로부터 그 한 쪽 끝의 측면으로 진동부의 중심을 이동시키면 리플의 발생율이 감소한다. 본 실시예와 같이, 진동부의 중심을 압전판(2)의 길이 방향의 중심으로부터 한 쪽 끝의 측면으로 이동시킴으로써, 다시 말해서, 진동부가 압전판(2)의 중심에 대하여 비대칭이 되도록 구성함으로써, 종래에 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 주파수 영역에 나타나는 리플이 효과적으로 억제될 수 있다.As is apparent from FIG. 4, the ripple incidence exceeds 6% when the vibrating portion is at the center of the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2, that is, when the magnitude of the electrode displacement is zero. On the other hand, when the center of the vibrating portion is moved from the center in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2 to the side of one end thereof, the incidence of the ripple decreases. As in the present embodiment, the center of the vibrating portion is moved from the center in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2 to the side of one end, that is, the vibrating portion is configured to be asymmetric with respect to the center of the piezoelectric plate 2, Conventionally, ripples appearing in the frequency region between the resonant frequency and the anti-resonant frequency can be effectively suppressed.
또한, 도 4에서 종축의 리플 발생율에 관해서는, 도 5에 도시한 임피던스 주파수 특성에 있어서, 공진 주파수 Fr과 반공진 주파수 Fa 사이의 주파수 영역에서 곡선이 매끄럽게 연속되지 않는 부분 즉, 매끄럽게 연속되지 않는 영역에서, 상점(top)과 하점(bottom) 사이의 차이가 0dB보다 크다면 리플이 발생한 것이다.4, regarding the ripple incidence rate of the vertical axis, in the impedance frequency characteristic shown in FIG. In the region, if the difference between the top and bottom is greater than 0 dB, then a ripple has occurred.
또한, 상기한 바와 같이 전극 변위의 크기가 영보다 클 때 기계적 품질계수는 또한 감소된다.In addition, the mechanical quality factor is also reduced when the magnitude of the electrode displacement is greater than zero as described above.
또한, 상기의 실험예에서 진동부가 압전판(2)의 길이 방향으로 한 쪽 끝의 측면으로 변위되는 경우를 언급하였지만, 진동부가 압전판(2)의 다른 쪽 끝의 측면으로 변위되는 경우에도 리플의 발생은 같은 방법으로 억제될 수 있으며 기계적 품질계수도 감소될 수 있다.In addition, in the above experimental example, the case in which the vibrating portion is displaced to the side of one end in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2 is mentioned, even when the vibrating portion is displaced to the side of the other end of the piezoelectric plate 2. The occurrence of can be suppressed in the same way and the mechanical quality factor can be reduced.
도 4에서 명백한 것처럼, 바람직하게는 3t ≤△L의 관계가 만족될 때 리플 발생율이 약 4% 미만이다. 여기서 L은 압전판(2)의 길이, t는 압전판(2)의 두께, △L은 압전판(2)의 길이 방향의 중심과 진동부의 길이 방향의 중심 사이의 거리를 나타낸다. 또한, △L ≤5t 일 때 기계적 품질계수 Qm의 감소가 억제 및 방지된다.As is apparent from FIG. 4, the ripple incidence rate is preferably less than about 4% when the relationship of 3t ≦ L is satisfied. Where L is the length of the piezoelectric plate 2, t is the thickness of the piezoelectric plate 2, and ΔL is the distance between the center in the longitudinal direction of the piezoelectric plate 2 and the center in the longitudinal direction of the vibrating portion. In addition, the reduction of the mechanical quality factor Qm is suppressed and prevented when ΔL ≦ 5t.
따라서, 3t ≤△L ≤5t 의 관계가 만족되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the relationship of 3t ≦ ΔL ≦ 5t is satisfied.
본 발명의 다양한 바람직한 실시예에 따른 압전 공진기에 있어서, 두께 전단 진동 모드를 이용하는 에너지 트랩 진동부가 길이 방향으로 분극되어 있는 거의 직사각형의 압전판의 길이 방향의 중심에 대하여 비대칭하게 되어있기 때문에, 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 원하지 않는 리플의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다. 그러므로, 예를 들어 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공진기가 압전 발진자(piezoelectric oscillator)로서 이용될 때, 발진 도약(skipping of oscillation)이나 발진 정지(stopping of oscillation)등의 단점들이 확실하게 방지되고 우수한 신뢰도를 갖는 압전 발진자를 제공하는 것이 가능하다.In the piezoelectric resonator according to various preferred embodiments of the present invention, since the energy trap vibration unit using the thickness shear vibration mode is asymmetric with respect to the center of the longitudinal direction of the substantially rectangular piezoelectric plate polarized in the longitudinal direction, the resonance frequency It is possible to effectively suppress the occurrence of unwanted ripple between and anti-resonant frequencies. Therefore, for example, when the resonator according to the preferred embodiment of the present invention is used as a piezoelectric oscillator, disadvantages such as skipping of oscillation or stopping of oscillation are reliably prevented and excellent. It is possible to provide piezoelectric oscillators with reliability.
또한, 지금까지 리플을 발생하는 상기 압전 공진기는 결점이 있는 제품으로 간주되었다. 하지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 위에서 언급된 원하지 않는 리플의 발생이 효과적으로 방지되므로, 만족할 만한 제품의 비율이 매우 증가하고, 그에 따라 압전 공진기의 가격이 크게 감소된다.In addition, the piezoelectric resonator generating ripple has been regarded as a defective product. However, according to the preferred embodiment of the present invention, since the occurrence of the unwanted ripple mentioned above is effectively prevented, the ratio of satisfactory products is greatly increased, and thus the price of the piezoelectric resonator is greatly reduced.
본 발명의 다양한 바람직한 실시예에 있어서, 3t ≤△L ≤5t 의 관계가 만족될 때, 리플의 발생이 방지되고, 기계적 품질계수 Qm의 증가가 억제 된다. 따라서, 예를 들어 압전 발진자로서 사용되는 경우에 리플의 발생이 효과적으로 억제됨으로써 공진기의 특성이 유지된다. In various preferred embodiments of the present invention, when the relationship of 3t ≦ ΔL ≦ 5t is satisfied, the occurrence of ripple is prevented and the increase in the mechanical quality factor Qm is suppressed. Thus, when used as a piezoelectric oscillator, for example, the generation of ripple is effectively suppressed, thereby maintaining the characteristics of the resonator.
본 발명의 다양한 바람직한 실시예에 있어서, 제 1 공진 전극이 압전판의 길이 방향의 한 쪽 끝까지 연장되도록 배열되고 제 2 공진 전극은 압전판의 길이 방향의 다른 쪽 끝까지 연장되도록 배열되는 경우, 두께 전단 진동 모드를 이용하는 종래의 압전 공진기와 같은 방법으로, 전기적 연결부와 기계적 지지부가 압전 공진기의 양 끝에 위치할 수 있다. 그에 따라, 수지 외장을 행한 리드를 부착한 압전 공진기 부품이나, 케이스 기판 위에 탑재되어 캡으로 밀봉되는 압전 공진기 부품을 구성할 수 있다.In various preferred embodiments of the present invention, when the first resonant electrode is arranged to extend to one end in the longitudinal direction of the piezoelectric plate and the second resonant electrode is arranged to extend to the other end in the longitudinal direction of the piezoelectric plate, the thickness shear In the same way as a conventional piezoelectric resonator using a vibration mode, the electrical connection and the mechanical support may be located at both ends of the piezoelectric resonator. Thereby, the piezoelectric resonator component with a lead which resin-covered, or the piezoelectric resonator component mounted on a case board | substrate and sealed by a cap can be comprised.
본 발명을 바람직한 실시예를 참고로하여 특별히 도시하고 기술하였지만, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 범위내의 형상 및 세부사항에 있어서, 상술한 변화 및 다른 변화가 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백하다.While the invention has been particularly shown and described with reference to the preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the above-described changes and other changes can be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention.
도 1a와 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전 공진기의 사시도와 종단면도;1A and 1B are a perspective view and a longitudinal sectional view of a piezoelectric resonator according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 압전 공진기의 길이 방향으로 응력이 인가될 때, 분극 축의 뒤틀림을 설명하기 위한 개략적인 사시도;2 is a schematic perspective view for explaining the distortion of the polarization axis when stress is applied in the longitudinal direction of the piezoelectric resonator;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전 공진기를 이용한 리드가 부착된 압전 공진기 부품을 보여주는 개략적인 사시도;3 is a schematic perspective view showing a piezoelectric resonator component having a lead attached thereto using a piezoelectric resonator according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 압전 진동부의 압전판의 길이 방향의 중심으로부터의 변위을 나타내는 전극 변위에 대한, 리플의 발생율 및 기계적 품질계수 Qm의 관계를 도시하는 도면;4 is a diagram showing a relationship between an incidence of ripple and a mechanical quality factor Qm with respect to an electrode displacement indicating a displacement from a center in the longitudinal direction of the piezoelectric plate of the piezoelectric vibrator;
도 5는 압전 공진기에 있어서, 공진 주파수와 반공진 주파수 사이의 주파수 영역에서 나타나는 리플을 설명하는 도면; 및FIG. 5 is a diagram for explaining a ripple appearing in a frequency region between a resonant frequency and an anti-resonant frequency in a piezoelectric resonator; FIG. And
도 6a와 6b는 각각 종래의 에너지 트랩형 압전 공진기의 일례를 보여주는 사시도와 종단면도이다.6A and 6B are respectively a perspective view and a longitudinal sectional view showing an example of a conventional energy trap type piezoelectric resonator.
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